CN114258359A - 具有环境传感器的顶部模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车辆的顶部模块,所述顶部模块包括顶部下部结构(20)、形成所述顶部模块的外部可见表面的顶部覆层(22)和具有用于感测车辆环境的环境传感器(32)的至少一个传感器模块(24A、24B、26A、26B、28A、28B、30、31),所述顶部覆层(22)包括具有弯曲表面的中央部(36)和与所述中央部(36)邻接的至少一个边缘部(38、42、44),所述边缘部的倾斜度大于所述中央部(36)的倾斜度并且所述边缘部至少在所述环境传感器(32)的信号锥(34)的区域中对所述环境传感器(32)是透明的。所述环境传感器(32)至少部分地布置在由所述顶部覆层(22)限定的顶部表面之下。

Description

具有环境传感器的顶部模块
技术领域
本发明涉及一种机动车辆的顶部模块,其包括顶部下部结构、顶部覆层和具有用于感测车辆环境的环境传感器的传感器模块。
背景技术
在车辆技术中,自动驾驶或部分自动驾驶的车辆越来越普遍。为了实现符合高安全标准的机动车辆的自动驾驶或部分自动驾驶,车辆控制系统必须连接到多个感测车辆环境的环境传感器,从而可以识别和分析当前的交通状况。众所周知,具有用于监测车辆环境的环境传感器的传感器模块被固定到车辆顶部,因为车辆顶部通常构成车辆的最高点,从该有利位置可以清楚地看到车辆环境。
迄今为止已知的传感器模块被放置在顶部覆层上,用于具有环境传感器的车辆顶部,从而导致视觉上不太令人愉悦的外观。此外,由此产生的车辆顶部的空气动力学性能并不令人满意,这反过来又反映在相关车辆的能耗上。
发明内容
本发明的目的是创造一种包括传感器模块并且满足关于空气动力学和视觉外观的高标准的顶部模块。
根据本发明,该目的通过具有权利要求1的特征的顶部模块来实现。
因此,本发明使用这样的基本思想、即将形成顶部模块的外部可见表面的顶部覆层划分为中央部和邻接中央部且其倾斜度大于中央部的倾斜度的边缘部的,并且边缘部对环境传感器或者更确切地说对环境传感器使用的波长是透明的。因此,环境传感器可以“看穿”具有大倾斜度的边缘部,这进而使得可以将环境传感器至少部分地设置在由顶部覆层限定的顶部表面之下。
通过将环境传感器使用并放置在边缘部的形成倾斜车顶线的区域中,边缘部可以用作环境传感器或环境传感器使用的波长可穿透的窗口。因此,环境传感器可以集成到顶部设计中以变得美观,这在设计、光学、碰撞安全以及清洁元件、加热元件、冷却元件等的功能集成方面提供了很大的优势。
根据本发明的顶部模块的环境传感器可以以多种方式实现,可以是激光雷达传感器、雷达传感器、诸如相机的光学传感器等。
根据本发明的顶部模块允许使用外角和外边缘以及特别是在该区域中倾斜的车顶线来布置环境传感器,使得其成为顶部模块的集成永久构件,其仅需要很少的结构空间。对环境传感器透明的倾斜边缘部提供了所需的可见区域。特别是在任何情况下都存在的顶部覆层的元件或区域可以用于覆盖环境传感器或者更确切地说是覆盖包括环境传感器的传感器模块。
边缘部可以是弯曲的或圆顶的,并且与通常也是弯曲的或圆顶的中央部相比具有更大的倾斜度,该边缘部特别是由环境传感器使用的辐射或波长可穿透的原材料制成,并且可以是例如由玻璃或塑料制成的遮阳板。因此,顶部覆层的边缘部是一个遮阳板,其本身形成了环境传感器的窗口。边缘部可以与中中央部制成一体。
通常,根据本发明的顶部模块可以是完全刚性的顶部或包括顶部开口系统。其可以构造成使得器可以被车辆制造商放置在车辆外壳结构的顶部作为结构单元,该结构单元包括用于自动驾驶或部分自动驾驶模式的集成装置。顶部模块可设计用于乘用车或多用途车。
在根据本发明的顶部模块的一个优选实施例中,具有比中央部的倾斜度更大的倾斜度的边缘部形成所讨论的车辆的前挡风玻璃罩或后挡风玻璃罩。
附加地或替代地,在安装顶部模块时,相对于竖直纵向顶部中心平面具有比中央部的倾斜度更大的倾斜度的边缘部可以形成侧向边缘带,该侧向边缘带邻接车身的侧向车顶梁。
中央部以这样的方式受到中央部的限制、即边界由例如面向顶部中心的传感器模块的内边缘限定。边界也可以由单独的遮阳板的内边缘限定。
根据本发明的顶部模块优选以这样的方式实现,即边缘部或由边缘部形成的车顶线在环境传感器的区域中以最小角度倾斜。在操作期间,环境传感器发出信号锥,该信号锥具有从水平面向下的开口角度,该开口角度小于侧向部的倾斜度。这样,环境传感器具有不受其他车辆构件或顶部构件阻挡的畅通视野。
在根据本发明的顶部模块的一个特定实施例中,信号锥的开口角度从水平面向下为15°至20°,边缘部的倾斜度比其大至少4°、特别是大至少6°。根据预期用途,信号锥的向下开口角度可以大于20°或小于15°。
具有环境传感器的传感器模块优选地集成到顶部模块中使得其永久连接到顶部下部结构。在根据本发明的顶部模块的一个特定实施例中,顶部下部结构可以由顶部框架和/或横向弓形件形成,或者甚至可以是车辆外壳结构的构件,顶部模块能够安装在车辆外壳结构上。由于传感器模块放置在边缘部中,传感器模块的遮阳板或外壳没有或仅略微突出于实际车顶线,这与没有传感器模块的顶部模块的优势一样。因此,根据本发明的顶部模块不具有任何显著的上部结构或会影响视觉外观的突出物。也可以将传感器模块固定在顶部覆层上或顶部覆层的边缘部上。
本发明主题的其他优点和有利实施例从描述、附图和权利要求中变得易于理解。
附图说明
根据本发明的顶部模块的示例性实施例在附图中以示意性简化的方式示出并且在以下描述中进一步详细描述。
图1示出了具有根据本发明的顶部模块的机动车辆的俯视图;
图2示出了顶部模块沿图1中剖切面II-II的剖视图;
图3示出了顶部模块沿图1中剖切面III-III的剖视图;
图4示出了顶部模块沿图1中剖切面IV-IV的剖视图;
图5示出了根据图4的一种替代实施例的截面;以及
图6示出了车辆顶部的另一个实施例的剖视图。
具体实施方式
图1是车辆顶部10的示意性俯视图,车辆被实现为顶部模块并作为单元放置在车身的顶部;A柱12、B柱14和C柱16在图1中相对于竖直纵向顶部中心平面示出在车身的两侧,并且经由相应的纵向车顶梁18彼此连接。纵向车顶梁18侧向限制顶部模块或车辆顶部10。
例如,如图4所示,顶部模块10包括形成顶部框架并预先确定顶部模块10的刚度的顶部下部结构20,以及形成顶部模块10的外部可见表面的顶部覆层22。对于手头的示例性配置,相对于竖直纵向顶部中心平面,三个传感器模块24A、26A、28A和24B、26B、28B分别设置在每一侧。此外,传感器模块30设置在车辆的前部和中央,传感器模块31设置在车辆的后部和中央。传感器模块24A、24B、26A、26B、28A、28B、30和31分别包括环境传感器32,通过该传感器模块可以感测车辆环境以自动驾驶车辆。通过借助控制单元评估环境传感器32的测量信号,因此可以记录相应的交通状况,由此相关车辆可以根据交通情况自动地或部分自动地进行调整。传感器模块24A、24B、26A、26B、28A、28B、30和31的环境传感器32可以以各种方式实现并且可以包括激光雷达传感器、雷达传感器、相机(单/多/多焦点和/或立体相机)传感器和/或其他合适的传感器。如图2、图3和图4所示,环境传感器32分别发射信号锥34,其具有适合相应要求的开口角度。
顶部模块10的顶部覆层22具有中央部36,该中央部是弯曲的,因此从顶部中心开始沿车辆纵向方向和车辆横向方向朝向后部和前部沿两侧弯曲。在车辆纵向方向上,弯曲的边缘部38在前部与中央部36邻接,边缘部38形成与挡风玻璃40相邻并且具有比中央部36的倾斜度更大的倾斜度的前挡风玻璃罩。三个传感器模块24A、24B和30布置在形成前风罩的边缘部38之下,传感器模块24A和24B布置在顶部模块10的拐角区域的中心,传感器模块30相对于顶部模块的横向延伸设置在中心。相应地,三个传感器模块28A、28B和31被分配给形成后挡风玻璃罩的后边缘部44。
在手头的示例性实施例中,传感器模块24A、24B和30的环境传感器32在操作期间分别朝前发射信号锥34,信号锥34具有从水平面向下的大约17°的开口角度,如可以在图2和图3中看到的。由顶部模块10的前边缘部38形成的前挡风玻璃罩与水平面的倾角为24.5°,这意味着信号锥34的向下开口角度小于边缘部38的倾斜角度。因此,每个环境传感器32在分别在其预期观察方向上都具有不受阻挡的视野,即,视野不受任何其他车辆构件的阻挡,并且可以穿透挡风玻璃40。
由边缘部38形成的前挡风玻璃罩由环境传感器32工作的波长可穿透的塑料或玻璃遮阳板制成。
如上所述,顶部模块10相对于竖直纵向顶部中心平面在其两侧的每一侧上均具有传感器模块26A和26B,传感器模块26A和26B分别具有也被实现为激光雷达传感器的环境传感器32,传感器模块26A和26B分别放置在顶部覆层22的边缘部42之下,边缘部42在顶部横向方向上与中央部36邻接并且具有比中央部36更大的倾斜度,使得环境传感器32可以穿过由塑料遮阳板制成的边缘部42沿侧向感测车辆的环境。侧向边缘部42以其外边缘分别邻接相应的纵向车顶梁18,该纵向车顶梁18被分配给车身并且位于相应的传感器模块26A和26B的视野之外。
在图5中示出了顶部模块的一种替代实施例的截面图,其在很大程度上对应于图1至图4,但不同之处在于顶部覆层22的边缘部42突出超过纵向车顶梁18、即位于纵向车顶梁18之上。在所有其他点,可参考根据图1至4的实施例的描述。
在根据图6的实施例中,传感器模块26A设置成:当环境传感器32A的信号锥34位于由前边缘部38形成的车顶线46上方时,传感器模块26A部分地位于假想继续朝向车辆中心延续的车顶线46下方。
附图标记列表
10 机动车辆
12 A柱
14 B柱
16 C柱
18 纵向车顶梁
20 顶部下部结构
22 顶部覆层
24A、24B 传感器模块
26A、26B 传感器模块
28A、28B 传感器模块
30 传感器模块
31 传感器模块
32 环境传感器
34 信号锥
36 中央部
38 边缘部
40 挡风玻璃
42 边缘部
44 边缘部
46 车顶线。

Claims (8)

1.一种机动车辆的顶部模块,其特征在于,所述顶部模块包括顶部下部结构(20)、形成所述顶部模块的外部可见表面的顶部覆层(22)和具有用于感测车辆环境的环境传感器(32)的至少一个传感器模块(24A、24B、26A、26B、28A、28B、30、31),所述顶部覆层(22)包括具有弯曲表面的中央部(36)和与所述中央部(36)邻接的至少一个边缘部(38、42、44),所述边缘部的倾斜度大于所述中央部(36)的倾斜度并且所述边缘部至少在所述环境传感器(32)的信号锥(34)的区域中对所述环境传感器(32)来说是透明的,所述环境传感器(32)至少部分地布置在由所述顶部覆层(22)限定的顶部表面之下。
2.根据权利要求1所述的顶部模块,其特征在于,所述边缘部(38、44)形成车辆的前挡风玻璃罩或后挡风玻璃罩。
3.根据权利要求1所述的顶部模块,其特征在于,在安装所述顶部模块时,所述边缘部(42)形成相对于竖直纵向顶部中心平面的侧向边缘条,所述侧向边缘条邻接车身的纵向车顶梁(18)和/或在纵向车顶梁(18)之上延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的顶部模块,其特征在于,所述环境传感器(32)在操作时发出信号锥(34),所述信号锥具有从水平面向下的开口角度且所述开口角度小于所述边缘部(38、42、44)的倾斜度。
5.根据权利要求4所述的顶部模块,其特征在于,所述信号锥(34)的开口角度从水平面向下为15°至20°,所述边缘部(38、42、44)的倾斜度比所述开口角度大至少4°、特别是大至少6°。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的顶部模块,其特征在于,所述环境传感器(32)布置在所述顶部模块的拐角区域的中心、所述顶部模块的侧边缘区域中或所述顶部模块的前部区域或后部区域中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的顶部模块,其特征在于,所述顶部覆层(22)的边缘部(38、42、44)是包括用于所述环境传感器(32)的窗口的遮阳板。
8.一种机动车辆,其特征在于,所述机动车辆包括根据权利要求1至7中任一项所述的顶部模块。
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